IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)重點(diǎn) /聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目結(jié)題匯報(bào)報(bào)告 項(xiàng)目名稱(chēng)： 項(xiàng)目編號(hào)： 第 2頁(yè) 一 . 開(kāi)題計(jì)劃完成情況 目 錄 二、主要研究成果 第 3頁(yè) 究背景及目標(biāo) 研究背景： 全球 2009年 11月 3日，溫家寶總理發(fā)表了題為 讓科技引領(lǐng)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展 的講話。溫總理指出，搶占五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后 中國(guó)移動(dòng)總裁王建宙多次提及，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為中國(guó)移動(dòng)未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)。 無(wú)線傳感器是當(dāng)前的應(yīng)用熱點(diǎn)，同時(shí)也是中國(guó)移動(dòng)的重點(diǎn)發(fā)展業(yè)務(wù)，傳感器應(yīng)用需要大量 基于 把 僅能解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)間、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與 時(shí)解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)固有的缺點(diǎn)，如需要數(shù)量巨大的地址資源、需要實(shí)現(xiàn)有效地址管理機(jī)制、缺乏應(yīng)有的安全機(jī)制等問(wèn)題。 第 4頁(yè) 究背景及目標(biāo)（續(xù)） 項(xiàng)目目標(biāo)： 本項(xiàng)目擬就 線傳感器網(wǎng)絡(luò)和“物聯(lián)網(wǎng)”的廣泛應(yīng)用進(jìn)行探討，研究其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的典型實(shí)例； 通過(guò)對(duì) 破該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，特別是大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，并探討和中國(guó)移動(dòng)的主營(yíng)業(yè)務(wù)相結(jié)合的突破點(diǎn)。 為中國(guó)移動(dòng)今后開(kāi)展基于 第 5頁(yè) 環(huán)境監(jiān)測(cè) 用場(chǎng)景 6智能交通 太空探索 工業(yè)監(jiān)控 建筑監(jiān)測(cè) 遠(yuǎn)程醫(yī)療 第 6頁(yè) 要研究?jī)?nèi)容及分工 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的制約因素 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議族構(gòu)建 應(yīng)用層支撐技術(shù) 拓?fù)洳渴稹⒌刂沸畔⒌墓芾?、路由?yōu)化和數(shù)據(jù)搜集匯聚等關(guān)鍵技術(shù)和算法； 搭建 用和優(yōu)化策略 報(bào)告 相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)、項(xiàng)目結(jié)題 采 集 點(diǎn) 1采 集 點(diǎn) 3采 集 點(diǎn) 2采 集 點(diǎn) 4匯 聚 點(diǎn)遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控 平 臺(tái)C N G I / I n t e r n e t（ I P v 6 / I P v 4 ）網(wǎng) 關(guān) 試驗(yàn)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu) 第 7頁(yè) 研究方向 課題成果 完成情況 形成 研究報(bào)告一份。 完成 擬在 交 2項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)； 完成 題計(jì)劃完成情況總結(jié) 第 8頁(yè) 一 . 開(kāi)題計(jì)劃完成情況 目 錄 二、主要研究成果 第 9頁(yè) 建輕量級(jí) 61） 應(yīng)用層 傳輸層 666適配層包頭 頭 其他正在研究的包頭 路由算法 居發(fā)現(xiàn)協(xié)議 鄰居發(fā)現(xiàn) 地址注冊(cè)機(jī)制 注：紅色字體部分是我們重點(diǎn)研究的內(nèi)容。 現(xiàn)有的 6過(guò)對(duì) 6項(xiàng)目中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用性好、可以在 第 10頁(yè) 建輕量級(jí) 62） 27字節(jié)，數(shù)據(jù)幀控制開(kāi)銷(xiāo)最多要消耗 25字節(jié)；數(shù)據(jù)鏈路層安全算法要消耗 21字節(jié)；再考慮 40字節(jié) 字節(jié) 余 33字節(jié)給應(yīng)用層使用；相對(duì)于33字節(jié)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，需要 94字節(jié)的管理開(kāi)銷(xiāo) ，有效數(shù)據(jù)的傳輸率不到 30%；因此需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層包頭進(jìn)行壓縮，以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。 為了 實(shí)現(xiàn) ，其核心思想是 使用本地鏈路網(wǎng)絡(luò)前綴作為本機(jī) 4位 ，然后使用 通過(guò)鏈路層地址生成） 作為本機(jī) 4位 ，從而達(dá)到壓縮 它只能壓縮本地鏈路的 不能直接實(shí)現(xiàn) 本項(xiàng)目 設(shè)計(jì)了一個(gè)含有 16個(gè)索引表項(xiàng)的 由 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享的 表記錄了常用的 過(guò)在 對(duì)于 64而解決了全局 6第 11頁(yè) 包頭壓縮的核心 同步問(wèn)題 頻率問(wèn)題 抖動(dòng)問(wèn)題 同步周期 1 協(xié)調(diào)器結(jié)點(diǎn) 路由器結(jié)點(diǎn) 端結(jié)點(diǎn) 同步周期 2 同步周期 3 同步周期 4 采用分層同步的方法解決 采用地址緩存表的方法解決 采用防抖動(dòng)系數(shù)的方法解決 本方法的核心思想是用 對(duì) 個(gè)問(wèn)題，分別是同步問(wèn)題、頻率問(wèn)題和抖動(dòng)問(wèn)題； 在實(shí)現(xiàn) 6 1、 解決同步周期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題： 網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)結(jié)點(diǎn)的 旦有表項(xiàng)更新就需要同步到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中， 采用分層同步的方法來(lái)解決同步周期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題 ： 每個(gè)無(wú)線路由結(jié)點(diǎn)維護(hù)兩個(gè) 各層之間的同步相互獨(dú)立，各層之間的同步互不干涉，每個(gè)同步小周期只 涉及 到當(dāng)前結(jié)點(diǎn)及其直接子結(jié)點(diǎn)。 2、 解決高頻地址前綴判定問(wèn)題 ：使用一張地址前綴緩存表來(lái)保留經(jīng)常出現(xiàn)的地址前綴及其頻率權(quán)值，定期將高頻前綴更新到 3、 解決抖動(dòng)問(wèn)題 ：在計(jì)算 得 第 12頁(yè) 驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備選型 優(yōu)點(diǎn)： 支持 支持 支持改進(jìn)后的 6 集成溫度、濕度、光度傳感器 問(wèn)題： 缺乏一個(gè)能將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和選用 第 13頁(yè) 666據(jù)包隊(duì)列 6數(shù)據(jù)包發(fā)送 串口監(jiān)聽(tīng) 串口發(fā)送 無(wú)線數(shù)據(jù)接收 無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送 6絡(luò) 串口監(jiān)聽(tīng) 串口發(fā)送 口 6實(shí)現(xiàn) 6雙棧網(wǎng)關(guān) 利用 計(jì)了一個(gè) 6 實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧的轉(zhuǎn)換 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，具有通用性的優(yōu)點(diǎn) 第 14頁(yè) 驗(yàn)平臺(tái)結(jié)果展示 在服務(wù)器上顯示的結(jié)果數(shù)據(jù) 為嵌入式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 架構(gòu)方式，使得能夠快速實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用 會(huì)有一個(gè)基地控制臺(tái)，主要是用來(lái)控制各個(gè)傳感器子節(jié)點(diǎn)，并聚集和處理它們所采集到的信息 后由各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互相傳遞，最后達(dá)到協(xié)同一致的目的 第 16頁(yè) 根據(jù)傳感器到達(dá)網(wǎng)關(guān)的最小跳數(shù)把傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級(jí)； 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由通告報(bào)文獲得全網(wǎng)路由信息，傳感器節(jié)點(diǎn)獲得上級(jí)節(jié)點(diǎn)信息； +1級(jí)節(jié)點(diǎn)直接通信；網(wǎng)關(guān)維護(hù)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由信息，傳感器節(jié)點(diǎn)維護(hù)上級(jí)節(jié)點(diǎn)信息； 引入能量選擇機(jī)制，選擇能量最多的上一級(jí)節(jié)點(diǎn)作為下一跳，以使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡 真實(shí)驗(yàn) 注：主要較適用于節(jié)點(diǎn)固定，以便檢測(cè)收集信息傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)境； 第 17頁(yè) 由于 均適用于靜態(tài)路由，因此我們對(duì)兩個(gè)協(xié)議進(jìn)行了比較，以顯示出 我們采用 9個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，圖 1表示了在相同節(jié)點(diǎn)部署下 設(shè)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)初始均有 5進(jìn)行一次信息處理，比如緩存，發(fā)送隊(duì)列，轉(zhuǎn)發(fā)等，都要耗費(fèi) 隔 10s，隨機(jī)選取節(jié)點(diǎn)向 1節(jié)點(diǎn)，即根節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文。圖2為一段時(shí)間后 圖中可以看出 載更為均衡。 圖 1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9能量（J）節(jié)點(diǎn)編號(hào) T=140s 用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9能量（J）節(jié)點(diǎn)編號(hào) T=210s 仿真 結(jié)果 第 18頁(yè) 新點(diǎn)和專(zhuān)利成果 創(chuàng)新點(diǎn) 1、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)輕量級(jí)的 有效適配和移植到多種無(wú)線傳感器終端； 2、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 效解決了 3、設(shè)計(jì)了 效降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，提高通訊效率； 專(zhuān)利成果 已提交 2個(gè)專(zhuān)利，均已通過(guò)省公司評(píng)審，已到集團(tuán)公司評(píng)審環(huán)節(jié) 一種基于 一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸距離控制的路由協(xié)議 第 19頁(yè) 益分析 該項(xiàng)目的研究符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)科技項(xiàng)目戰(zhàn)略需求 ,有助于我公司形成技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn) ； 有助于公司開(kāi)拓 技術(shù) 可以 廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、數(shù)字城管、數(shù)字水務(wù)、公車(chē)追蹤、敏感車(chē)輛如運(yùn)鈔車(chē)警車(chē)等監(jiān)控、犯人及犯罪